［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
Cancer Discov. Aug  2015

4 z: [) w4 j3 ]# n! t  `! s$ t2 e摘要
# ~5 T3 z0 V7 `4 `1.文章展示了食管腺癌（EAC）的进化频谱，表现为复杂的驱动突变、平行进化以及基因组加倍
, P, H+ i" i3 W  ?2.阐明异质程度与新辅助治疗（NAC）疗效的相关性：异质性低的宿主，NAC疗效更好
) w  h& C4 Y4 `. K  ~% q* Q3.多部位测序（M-seq）显示：CTT区域的T>G突变随着肿瘤进化显著减少；含铂的NAC会增加CpC区域的C>A突变
4.基因组不稳定性是EAC进化的早期事件，会导致化疗过程中产生可靶向的原癌基因扩增，为未来的治疗方案提供理论基础
背景
$ J) G+ t* A  U$ }1.食管癌预后不良，过去20年EAC在西方国家的患病率显著上升
2.手术前NAC治疗能够改善患者预后，但是50-60%的肿瘤对治疗耐药
3.对单个肿瘤多部位的M-seq数据进行进化分析，可以区分存在于所有部位的早期突变
- y6 q+ A; Q" G
9 \* ?2 C. m' F8 F1 pMulti-tumor regions
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
! g9 i, ^4 }( z8 ?7 r7 S- {

以EAC005患者为例
4 L/ c9 p- L- W: `9 u对NAC前后的突变频谱进行进化分析（parsimony ratchet method），可将突变分为四类：
, I0 N& s3 W" ^- {4 a- Y1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
& z+ R2 k- G2 A' s2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
4 A* Z8 u& X4 T! N  @7 @+ F  |4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
: _/ J0 H0 H& o! t: Y2 l2 `+ ?: x# R后三类均属heterogenous突变

) `, n0 W# `- N2 h9 {% e) D9 H其余7例患者的进化分析

. }. X( L  h. X: L* r异质程度与新辅助治疗（NAC）的疗效相关：化疗前异质性越低的宿主，NAC疗效越好。
& V3 ?0 Y7 `4 G
为了定量分析肿瘤细胞中的SNVs，作者整合了三个变量（拷贝数，VAF和肿瘤负荷）来计算Cancer Cell Fraction (CCF)，并且将SNV进行聚类。
1 M) q% N- U% m' v0 j
; ]* c8 U8 W  O/ Z结果显示：
! ]! }- y$ {; I1 W$ \: R/ d1.单一部位取材不能准确分析克隆频谱，因为一些热点突变仅存在于某个部位且显示出高CCF，如EAC001患者中的SLC39A12 pA44E突变
2.通过不同部位的共享突变位点个数，可以判断部位间的空间距离，如EAC001患者的R2离R1比R4更近
8 K; h. Z1 z4 \/ z. U* ]6 y; u8 K/ b
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
- V& Z5 F" M# F3 d1.超过40%的变异来自于扩增（A），说明基因组扩增是肿瘤进化的早期事件
2.通过与TCGA中ESCA的数据进行比对，发现有15个片段在至少一个肿瘤中存在扩增。这些片段大多对应可作为靶点的原癌基因。
结果——突变频谱的时空解析

4 c, f$ y) Y0 C1 X# JTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
1 T( l) |( e0 v' z结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
" {- C* d; h" t4 J. l) C/ b; y
5 N+ q! K+ [+ ^0 p% F! P( ]接受含铂药物的NAC治疗会产生特异的分子标签， C>A突变增多

8 ]# S/ S$ a0 d  Z! @8 {本文从时间（新辅助前后）和空间（多部位测序）两个维度对食管癌的分子进化图谱进行了阐述和解析。
# I/ d/ h0 k" n  D6 h$ v9 O讨论
9 t; D2 \: O2 W9 R1.EAC的单样本检测会低估肿瘤异质性和突变负荷。虽然M-seq检测到的总突变中位数远高于单个部位检出的突变，但仍然只检到肿瘤的局部
2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
1 T; E' J7 X8 f; W2 m: H3 ]3.原癌基因的扩增普遍存在且不受含铂药物的干扰，但有可能成为新药物靶点
+ u$ \3 ~2 `1 J& A4.NAC的纵向实验可能进一步解析瘤内异质性与细胞毒反应及复发的关系，用来预判治疗耐药以降低治疗的医源性影响
* l9 ~1 y$ }) E8 A# C; |/ `转自吉因加科技微信订阅号